题目内容
【题目】如何有效地提高能源利用率是人类所面临的一项重要任务.如图所示的是某轻轨车站的设计方案示意图,该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度.请你说明这种设计可以节能的理由.
【答案】上坡时,动能转化为重力势能,减少了因刹车而浪费的能量;下坡时,重力势能转化为动能,减少了列车发动机提供的能量,故可以节约能源.
【解析】
1)在地铁进站时,车要停下来,而车此时是有很大的动能的,若刹车,就把这些动能转化为了内能而损耗了,若进站时让车上坡,把动能转化为重力势能贮存起来,这样就减小因刹车消耗的机械能;(2)地铁在出站时,车原来处于静止没有动能,需要消耗燃料的化学能才能启动,运动起来,若利用下坡,则可以把重力势能转化为动能,便于启动,节省了燃料,起到节能的作用.
思路分析:一般的车站轨道都是水平连接的,车进站时,需要刹车减速,车出站时,需克服摩擦力加速,这样既浪费了能量又多消耗了能量.将站台设计在小坡上,车进站时,让车驶上小坡,将动能转化为重力势能,车速减小了,重力势能增大了;车在起动出站时,由于下坡,车的重力势能转化为动能,在不需要多消耗能量的情况下,车速加快,减少了因加速消耗的能量.
【题目】如图甲是我国某地区风力发电的外景,风力发电机组主要由风机叶片和发动机组成。
(1)风力发电利用的是风能,风能是清洁的、_______(可再生/不可再生)能源。
(2)风机叶片具有质量轻、强度高、耐磨损等性能,通常用密度小,硬度______(大/小)的复合材料制成;叶片形状像飞机的机翼,若叶片位置和风向如图乙所示,由于叶片两面空气流速不同产生压强差,而受到向______(上/下)的力使风叶旋转。
(3)风叶产生的动力通过传动系统传递给发电机,利用___________原理。实现机械能转化为电能。
甲 乙 丙
(4)某风力发电机的输出功率与风速的关系如图丙所示,由图像得到的下列信息,正确的有哪些_____
A.只要有风,机组就能产生电能
B.风速过大,机组不会产生电能
C.风速越大,机组产生的电功率一定越大
D.风速在一定范围内,机组产生的电功率可能不变
(5)下表给出了在不同风速下某风机获得的能量:
平均风速(m/s) | 5 | 10 | 15 | 20 |
1s内获得的能量(×104J) | 1 | 8 | 27 | 64 |
①对表格进行分析,你发现该风机1s内获得的能量与风速的定量关系是__________________(用文字叙述);
②当风速为5m/s时,这台风机工作1s所产生的电能可供1只“220V 100W”电灯正常工作10s,求风机发电的效率。